JP2006216179A - Optical pickup - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に用いられ、光学的に情報を記録再生する光ピックアップに関する。 The present invention relates to an optical pickup that is used for an information recording medium such as an optical disk and optically records and reproduces information.
光ディスクなどの情報記録媒体からの戻り光に対して、ホログラム素子を利用して非点収差を付与し、非点収差法によってフォーカスサーボ信号を生成する構成を持つ光ピックアップが、これまでに開示されてきた(特許文献1及び2参照)。図7は上記方式の光ピックアップの概略構成図を示す。この光学ピックアップは、光源としてのレーザ101とホログラム素子(回折素子)102とコリメータレンズ103と対物レンズ104と受光素子106から構成される。図中X軸方向はディスク105のトラックに平行な方向、Y軸方向はディスク105の半径方向を表す。
So far, optical pickups having a configuration in which astigmatism is applied to return light from an information recording medium such as an optical disk using a hologram element and a focus servo signal is generated by an astigmatism method have been disclosed so far. (See
レーザ101から出射した光ビーム300はホログラム素子102を通過し、コリメータ103、ついで対物レンズ104を通過して光ディスク105上に集光される。光ディスク105からの反射光は対物レンズ104、コリメータ103を通過してホログラム素子102上へと導かれる。
The
ホログラム素子102は光ディスク105からの戻り光を受光素子106に導くためのものであり、ホログラム素子102上にはホログラムが形成されている。ホログラムによって戻り光はラジアル方向(Y方向)に沿った分割線で半円形に2分割される。
The
図8は、ホログラム素子102と受光素子106との平面的な位置関係を示す図である。図8を参照して、受光素子106は、分離帯108で隔てられた2つの2分割検出器から構成される。ホログラム素子からの分割光の光スポットが検出器106上のそれぞれ異なる位置に90度回転した半円形として形成されるように、ホログラム素子102の半円形の各部分に対して非点収差を発生させるホログラムパターンが形成されている。図8中、矢印H1の方向が非点収差の方向を表し、分割線M(Y方向:ラジアル方向)に対して45度の方向である。
FIG. 8 is a diagram showing a planar positional relationship between the
ここで非点収差の方向H1はもともとの光スポットと最小錯乱円での光スポットを比較したときに、光スポットが反転する軸に沿った方向としている。検出器106は光スポットが最小錯乱円となるような位置に配置されており、また、図8は、ちょうど合焦点状態の光ビームスポットを示している。半円形状の光スポットは、分離帯108で隔てられ、光の進行方向と同じ方向の境界線Ldを持つ2分割検出器106A,106Bによってそれぞれ検出される。光スポットの半円の中央が境界線Ldの位置となるように設定されている。
Here, the astigmatism direction H1 is the direction along the axis where the light spot is reversed when the original light spot and the light spot in the circle of least confusion are compared. The
上記光ピックアップでは、次のような演算によって光ディスク上のスポットの位置信号が得られる。光軸方向の位置検出信号であるフォーカスエラー信号(FES)、ラジアル方向の位置検出信号であるプッシュプル(PP)、あるいはDPD(Differential Phase Detection)のそれぞれの信号は、A、B、C、Dの各受光素子領域で検出した信号強度をIA、IB、IC、IDとすると、FES=(IA+ID)−(IB+IC)、PP=(IA+IC)−(IB+ID)、DPD=Phase((IA+ID)−(IB+IC))の演算で得られる。上記DPDにおけるPhaseは信号の位相を比較することを示す。また光ディスクに記録されている情報(RF)はRF=IA+IB+IC+IDの演算によって生成される。 In the optical pickup, a spot position signal on the optical disk is obtained by the following calculation. A focus error signal (FES) that is a position detection signal in the optical axis direction, push-pull (PP) that is a position detection signal in the radial direction, or DPD (Differential Phase Detection) signals are A, B, C, and D, respectively. Assuming that the signal intensities detected in the respective light receiving element regions are I A , I B , I C and I D , FES = (I A + I D ) − (I B + I C ), PP = (I A + I C ) − (I B + I D ), DPD = Phase ((I A + I D ) − (I B + I C )). Phase in the DPD indicates that the phases of the signals are compared. The information (RF) recorded on the optical disc is generated by the calculation of RF = I A + I B + I C + ID .
このように非点収差法では、2分割した光と、それぞれを2分割検出器で検出するという簡単な構成で、上述した3つの位置制御信号を得ることができる。別のフォーカスエラー信号検出方式であるナイフエッジ法の場合、検出領域が同数(4つ)という条件では、プッシュプル信号は光ビームの一部から生成しなければならないのに対して、非点収差法ではすべての光ビームを用いて生成できるという利点がある。 As described above, in the astigmatism method, the above-described three position control signals can be obtained with a simple configuration in which light divided into two and each of them are detected by a two-divided detector. In the case of the knife edge method, which is another focus error signal detection method, the push-pull signal must be generated from a part of the light beam under the condition that the number of detection areas is the same (four), but astigmatism. The method has the advantage that it can be generated using all light beams.
次に、上述の非点収差法によるFESの検出原理について述べる。図9は光ディスク上での光ビームのフォーカス状態の変化によって、受光素子上のビーム形状がどのように変化するかを表したものである。図9は、図8に示す検出器106Aの様子を表したものであり、図9(c)に示す状態は、合焦点状態にあるときの光スポットである。デフォーカス量がプラス(+)方向へ十分大きくなっている状態++(図9(a))、またはマイナス(−)方向へ十分大きくなっている状態−−(図9(e))では、光スポットは2分割検出器の片側に強度分布が偏る。また、図9(a)と図9(e)とでは、境界線Ldを挟んで分布の位置が反転している。合焦点状態に近づくにつれて、ビーム形状が変化して、境界線Ldを少し越えてもう一方の検出器側へと強度分布が移動し、合焦点状態のときには、境界線Ldを挟む両方の検出器の強度分布はちょうど等しくなる。そして、その光スポットの形状は、ホログラム上での半円形を90度回転した形状となっている。
Next, the principle of FES detection by the above astigmatism method will be described. FIG. 9 shows how the beam shape on the light receiving element changes in accordance with the change in the focus state of the light beam on the optical disk. FIG. 9 shows the state of the
上記演算に基づいたFESの符号は、図9(e)及び(d)の状態にあるときはFES>0、図9(c)の合焦点のときはFES=0、図9(b)及び(a)の状態にあるときはFES<0となる。このようにデフォーカス状態をFES信号の符号と大きさで知ることができる。 The sign of FES based on the above calculation is FES> 0 when in the state of FIGS. 9 (e) and 9 (d), FES = 0 at the focal point of FIG. 9 (c), FIG. When in the state (a), FES <0. In this way, the defocus state can be known from the sign and magnitude of the FES signal.
一方、プッシュプルパターンは、ホログラム102上では、図7に示すように光軸を通り、トラック方向(X方向)と平行な直線を挟んで現れるが、検出器106上ではプッシュプルパターンは90度回転して、検出器の境界線を挟んで現れる。そのため、2分割検出器の出力のそれぞれ差をとることでプッシュプル信号を生成することができる。
非点収差法では、検出器上での光ビームの位置ずれがある場合に、フォーカスサーボ信号へのトラッククロス信号成分の混入(クロストーク)が大きくなるという問題がある。その発生の要因を簡易的に説明すると次のようになる。 In the astigmatism method, there is a problem that when the position of the light beam on the detector is misaligned, the track cross signal component is mixed into the focus servo signal (crosstalk). The cause of the occurrence will be briefly described as follows.
図10はデフォーカス状態での検出器106での光スポットを示した図である。図10(a)は光スポットの中心位置が2分割検出器の境界線Ld上にある場合であり、図10(b)はその中心Gが境界線Ldからずれている場合である。図10(a)においては、合焦点状態のときに検出器106AにおいてA領域内にあったプッシュプル成分が、デフォーカス状態においてB領域側へ一部混入している。一方、検出器106Bにおいては、逆にD領域側にあった逆相のプッシュプル成分がC領域側に一部混入し、さらにその混入量は検出器106A側におけるものとほぼ同じであるため、(IA+ID)と(IB+IC)のそれぞれの信号出力において、光ビームのディスク上でのラジアル方向の位置に関わらずプッシュプル成分は打ち消された状態となっている。
FIG. 10 shows a light spot on the
一方、図10(b)のように中心位置Gが境界線Ldからずれている場合では、混入するプッシュプル成分の量が異なるために、(IA+ID)と(IB+IC)とのそれぞれの信号出力においてプッシュプル成分が十分に打ち消されない。このため、ディスク上でラジアル方向に光ビームが移動すると、図10(c)に示すようにFES信号に交流(AC)的な成分(トラッククロス信号)が生じることになる。とりわけ、このノイズ成分が合焦点位置付近で大きくなると、フォーカスサーボが不安定になる。 On the other hand, when the center position G deviates from the boundary line Ld as shown in FIG. 10B, the amount of push-pull components to be mixed is different, so that (I A + I D ) and (I B + I C ) In each signal output, the push-pull component is not sufficiently canceled out. For this reason, when the light beam moves in the radial direction on the disk, an alternating current (AC) component (track cross signal) is generated in the FES signal as shown in FIG. In particular, when this noise component becomes large near the in-focus position, the focus servo becomes unstable.
特に、DVD−RAMのような、トラックピッチが大きなディスクでは、光ディスクからの戻り光においてプッシュプル成分の領域が大きいため、検出器上でのわずかな光スポット位置ずれに対しても影響が現れやすくなる。また、検出器上でのビームスポットの調整を、ホログラム素子の回転とX、Y方向の調整のみで行うホログラムレーザでは、検出器上での光スポット位置ずれが生じやすくなる。したがって、フォーカス信号にもれこむトラッククロス信号も大きくなるという問題がある。 In particular, in a disk with a large track pitch, such as a DVD-RAM, the push-pull component area is large in the return light from the optical disk, so that even a slight light spot position deviation on the detector tends to appear. Become. Further, in a hologram laser in which adjustment of the beam spot on the detector is performed only by rotating the hologram element and adjusting the X and Y directions, the light spot position on the detector is likely to be shifted. Therefore, there is a problem that the track cross signal that leaks into the focus signal also increases.
本発明は、非点収差法によるフォーカスサーボ信号において、クロストークを低減してフォーカスサーボ信号の信頼性を向上させた光ピックアップを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical pickup in which the cross servo is reduced and the reliability of the focus servo signal is improved in the focus servo signal by the astigmatism method.
本発明の光ピックアップは、光ビームを出射する光源と、該光ビームを光記録媒体上に集光させる集光素子と、光源と集光素子との間に配置され、光記録媒体からの反射光を複数の光ビームに分割する回折素子と、回折素子によって分割された光ビームを受光する受光素子を有する検出部とを備える。この光ピックアップでは、回折素子はそれぞれ非点収差を発生させるホログラムパターンが形成された複数の分割された領域を有し、それぞれの領域で回折された複数の光ビームは、検出部の異なる位置に光スポットを形成し、回折素子の複数の領域のうち、一つの領域におけるホログラムパターンが発生する非点収差の方向が、他の領域の少なくとも一つにおけるホログラムパターンが発生する非点収差の方向と異なることを特徴とする。ここで、非点収差の方向は、上述のように、もともとの光スポットと最小錯乱円での光スポットを比較したときに、光スポットが反転する軸に沿った方向である。 An optical pickup according to the present invention is disposed between a light source that emits a light beam, a condensing element that condenses the light beam on an optical recording medium, and the light source and the condensing element, and reflects from the optical recording medium. A diffractive element that divides light into a plurality of light beams, and a detection unit that includes a light receiving element that receives the light beam divided by the diffractive elements. In this optical pickup, the diffractive element has a plurality of divided regions each formed with a hologram pattern that generates astigmatism, and the plurality of light beams diffracted in each region are at different positions on the detection unit. A direction of astigmatism in which a hologram pattern is generated in one region among a plurality of regions of the diffraction element that forms a light spot is a direction of astigmatism in which a hologram pattern is generated in at least one of the other regions. It is characterized by being different. Here, as described above, the direction of astigmatism is the direction along the axis where the light spot is reversed when the original light spot and the light spot in the circle of least confusion are compared.
また、本発明の別の光ピックアップは、光ビームを出射する光源と、該光ビームを光記録媒体上に集光させる集光素子と光源と集光素子との間に配置され、光記録媒体からの反射光を複数の光ビームに回折する回折素子と、回折素子によって回折された複数の光ビームを受光する受光素子を有する検出部とを備える。この光ピックアップでは、回折素子は、交差する2本の分割線で分割された4つの領域に対応して、それぞれ非点収差を発生させる4つのホログラムパターンを有し、その4つのホログラムパターンは、検出部において、合焦点状態で4つの互いに離れた光スポットを形成するように回折することを特徴とする。 Another optical pickup according to the present invention includes a light source that emits a light beam, a light condensing element that condenses the light beam on the optical recording medium, and the light source and the light condensing element. A diffractive element that diffracts the reflected light from the light into a plurality of light beams, and a detector having a light receiving element that receives the plurality of light beams diffracted by the diffractive element. In this optical pickup, the diffractive element has four hologram patterns that respectively generate astigmatism corresponding to four regions divided by two intersecting dividing lines, and the four hologram patterns are: The detection unit diffracts so as to form four light spots separated from each other in a focused state.
後者の光ピックアップでは、光スポットが上記ホログラムパターンごとに互いに離れた光スポットを形成すれば、非点収差発生のホログラムパターンであればどのようなホログラムパターンであってもよい。また、上記4つの互いに離れた光スポットは、中心から放射状に形成される4つの光スポットである場合、径部で接触しなければ中心部で点状に接触してもよい。 In the latter optical pickup, any hologram pattern may be used as long as the light spot forms a light spot separated from each other for each hologram pattern as long as the hologram pattern generates astigmatism. In addition, when the four light spots separated from each other are four light spots formed radially from the center, the light spots may be contacted in the form of dots at the center if they do not contact at the diameter.
上記本発明の光ピックアップを用いることにより、検出器上での光スポットにトラック方向、すなわち2分割検出器の境界線と直交する方向にスポットずれがある場合でも、FESのクロストークを抑制することができるので、より安定なフォーカスサーボを行うことが可能となる。 By using the optical pickup according to the present invention, the FES crosstalk is suppressed even when the light spot on the detector has a spot shift in the track direction, that is, in the direction perpendicular to the boundary line of the two-divided detector. Therefore, more stable focus servo can be performed.
さらにホログラム素子に偏光特性を付与する構成とした場合には、回折の有無を変えることができるので、情報記録媒体に到達する光ビームの光量ロスを抑えることが可能になる。このため、光ディスクなど情報記録媒体により強い光ビームを照射することができるので、光ディスクに対して高速に情報の記録を行うことができる。また、光源と検出器を集積化する構成とした場合には、光ピックアップの小型化をはかることができる。 Further, when the hologram element is configured to impart polarization characteristics, the presence or absence of diffraction can be changed, so that it is possible to suppress the light amount loss of the light beam that reaches the information recording medium. For this reason, since an intense light beam can be applied to an information recording medium such as an optical disk, information can be recorded on the optical disk at high speed. Further, when the light source and the detector are integrated, the optical pickup can be downsized.
本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図1は、本実施の形態にかかる光ピックアップの概略の構成を示す図である。本実施の形態にかかる光ピックアップは、半導体レーザ(光源)1、ホログラム素子(分割手段)2、コリメートレンズ3、対物レンズ(集光手段)4、受光部(検出手段)6を備えている。半導体レーザ1は、光ディスク5に対してレーザ光を照射するものである。上記半導体レーザ1は、例えば、波長650nmのレーザビーム(光ビーム)7を出射する。なお、半導体レーザ1から出射される光ビーム7の波長は特に限定されるものではなく、例えば、750nmであってもよい。コリメートレンズ3は、光源から照射された光を平行光にする。また、コリメートレンズ3は、光ディスク5から反射し、対物レンズ4を通過した光を集光光にする。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the optical pickup according to the present embodiment. The optical pickup according to the present embodiment includes a semiconductor laser (light source) 1, a hologram element (dividing unit) 2, a
対物レンズ4は、コリメートレンズ3により平行光に変換された光ビームを光ディスク5上に集光させるものである。また、光ディスク5によって反射された光ビームは、上記対物レンズ4およびコリメートレンズ3を通過して、ホログラム素子2に入射される。図中X、Yで示された方向はそれぞれトラック方向とラジアル方向の向きとなる。ラジアル方向Yは、光ディスク5が、例えば、DVDなどの光ディスクの場合は半径方向を示し、トラック方向Xはラジアル方向と直交したディスクのトラックと平行な方向である。フォーカス方向は、対物レンズ4に導かれた光ビームの光軸に対して平行な方向であって、光ディスク5の情報が記録されている記録面に対して垂直な方向である。
The
ホログラム素子(回折素子)2は、光ディスク5で反射されて対物レンズ4、コリメートレンズ3を通過した光ビームを分割(回折)し、受光素子へと導くものである。上記ホログラム素子2は、ラジアル方向に沿った直線Mで2領域に分割されており、上記光ディスク5から反射し対物レンズ4を通過した光ビームを各分割領域により分割して受光部6に入射させる。そして、受光した信号に基づいて、フォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号が生成される。なお、上記ホログラム素子2のホログラムパターン(分割パターン)の詳細な構成については後述する。
The hologram element (diffraction element) 2 divides (diffracts) the light beam reflected by the optical disk 5 and passed through the
受光部6は、複数の受光素子を有し、上記ホログラム素子2にて分離された光ビームを検出して電気信号に変換するものである。上記受光部6では、受光された光ビームの光強度を検出する。この受光部6の詳細な構成については後述する。
The
光ディスク(光記録媒体)5は情報を記録するための記録層を有しており、上記光ディスク5としては、例えば、CD、DVD等が挙げられる。 An optical disc (optical recording medium) 5 has a recording layer for recording information. Examples of the optical disc 5 include CDs and DVDs.
次に、上記半導体レーザ1から出射された光ビームについて説明する。半導体レーザ1から出射された光ビームは、ホログラム素子2により回折される。回折された光ビームのうちの0次回折光は、コリメートレンズ3および対物レンズ4を介して光ディスク5上に集光される。そして、上記光ディスク5に導かれた光ビームは、光ディスク5の記録層で反射される。そして、光ディスク5で反射された光ビームは、対物レンズ4、ついで、コリメートレンズ3を介してホログラム素子2に導かれる。そして、上記ホログラム素子2に照射された光ビームは、当該ホログラム素子2によって、複数の光束に分割され、受光素子6へと導かれる。
Next, the light beam emitted from the
図2は、本実施の形態にかかるホログラム素子2のホログラムパターンと、該ホログラムパターンによって分割される光ビームの照射先の受光部6との平面的な位置関係を示す平面図である。ここで、本実施の形態のホログラム素子2について詳細に説明する。本実施の形態におけるホログラム素子2は、半導体レーザ1と対物レンズ4との間に配置されている。上記ホログラム素子2は、図2に示すように、光ディスク5から反射された光ビームが通過する領域に、直線Mで区切られた2つの分割部2A,2Bを備えるホログラムパターンを有している。直線Mは光ビームの光軸を通り、ラジアル方向に平行な直線である。
FIG. 2 is a plan view showing a planar positional relationship between the hologram pattern of the
上記2つの分割部2A,2Bは、それぞれの領域を通過するディスクからの戻り光を所定の検出器へと導くとともに、通過するビームに対して非点収差を付与するホログラムパターンが形成されている。さらに加えて、上記2つの分割領域のホログラムパターンは、互いに異なる2つの非点収差のホログラムパターンをそれぞれ有している。上記互いに異なる2つのホログラムパターンは非点収差の方向が異なっており、分割線Mと、光軸を通りトラック方向(Y方向)と平行な仮想分割線(点線N)とで分けられる4つの領域を、図に示すようにそれぞれ第一領域2A、第二領域2B、第三領域2C、第四領域2Dとすると、それぞれの領域における非点収差の方向は、第一領域2A、第三領域2Cに対しては、図2中で直線L1の方向、第二領域2Bと第四領域2Dに対しては直線L2の方向に設定されている。
The two
図2を参照して、2つの分割領域のうち直線Mより右側の領域では、第一領域2AでL1、第四領域2DでL2の方向に軸を持つ2つの非点収差のホログラムパターンを有する。一方、図中の直線Mより左側の領域では、第二領域2BでL2、第三領域2CでL1の軸方向を持つ非点収差のホログラムパターンを有する。直線L2はトラック方向と平行な点線Nとのなす角が0度から45度の間になるように設定されており、一方、直線L1はラジアル方向と平行な直線Mとのなす角が0度から45度の間で設定されている。
Referring to FIG. 2, the region on the right side of straight line M in the two divided regions has two astigmatism hologram patterns having axes in the direction of L1 in
それぞれの領域で分割された光ディスクからの反射光は受光素子6へと導かれる。図2に示すように受光素子6は、分離帯8で隔てられた2つの2分割検出器6A、6Bがラジアル方向に沿って配置された構成となっている。受光素子は光ビームが最小錯乱円となる付近に配置され、2分割検出器の境界線Ldの方向はラジアル方向(Y方向)に沿った方向に設けられている。ここで、2分割検出器とは境界線Ldを境に電気的に分けられた2つの領域を有する検出器6Aまたは6Bをいう。
The reflected light from the optical disk divided in each region is guided to the
第一領域2Aと第四領域2Dで分割された光は2分割検出器6Aで検出される。図2に示すビーム形状は合焦点状態にある場合を示しており、このとき、第一領域2Aは2分割検出器6Aの左側6AA、第四領域2Dは右側6ABで検出される。同様に第二領域2Bと第三領域2Cで分割された光は受光素子6Bで検出され、第二領域2Bは2分割検出6Bの左側6BA、第三領域2Cは右側6BBで検出される。
The light divided by the
図3はデフォーカス状態にあるときの2分割検出器6A上におけるビーム形状の変化を表したものである。図3(a)及び(b)はディスクと対物レンズ間の距離が合焦点の時よりも離れている正(プラス+)状態を表し、図3(d)及び(e)の状態では合焦点の場合よりも近い負(マイナス−)状態を表している。図3(c)は合焦点状態のビーム形状である。
FIG. 3 shows changes in the beam shape on the two-divided
プラス+のデフォーカス状態の時では第四領域からの戻り光が2分割検出器の境界線Ld上を移動する。第一領域の光は2分割検出器のうちの左側の検出器内でビーム形状が変化する。デフォーカスがプラス+からゼロ0に近づくにつれて、両方の検出器の強度差が0に近づくことになる。従来例の方式とは異なり、非点収差の前側焦点、後ろ側焦点で、ビームの形状は直線ではなく「く」の字に折れ曲がった形になる。 In the plus + defocus state, the return light from the fourth region moves on the boundary line Ld of the two-divided detector. The beam shape of the light in the first region changes in the left detector of the two-divided detectors. As the defocus approaches 0 from zero, the difference in intensity between both detectors will approach zero. Unlike the conventional method, the shape of the beam is not a straight line but bent into a “<” shape at the front and rear focal points of astigmatism.
一方、マイナス−のデフォーカス状態にある場合には、第一領域からの戻り光が2分割検出器の境界線Ldを移動する。同様に、マイナスからゼロに近づくにつれて左右の検出器の強度差が0に近づくことになる。+側と−側のデフォーカス状態で、2分割検出器において強度の強い側が入れ替わるため、その差をとることによって、フォーカスエラー信号を得ることができる。 On the other hand, in the negative defocus state, the return light from the first region moves along the boundary line Ld of the two-divided detector. Similarly, the difference in intensity between the left and right detectors approaches zero as it approaches zero from minus. In the defocused state on the + side and − side, the strong side is switched in the two-divided detector. Therefore, by taking the difference, a focus error signal can be obtained.
本実施の形態における光ピックアップでは、上記受光素子6AA、6AB、6BA、6BBの出力信号をそれぞれI6AA、I6AB、I6BA、I6BBとすると、フォーカスエラー信号は非点収差法により(I6AA+I6BB)−(I6AB+I6BA)の演算で求められる。図4は、ディスクと対物レンズとの距離の変化とFES信号強度との関係を示す図である。図4において、実線S1は本実施の形態における方法でのフォーカスエラー信号、いわゆるSカーブの計算結果を示したものである。点線S2は従来例における非点収差法によるSカーブを示している。 In the optical pickup according to the present embodiment, when the output signals of the light receiving elements 6AA, 6AB, 6BA, and 6BB are I 6AA , I 6AB , I 6BA , and I 6BB , the focus error signal is obtained by the astigmatism method (I 6AA + I 6BB ) − (I 6AB + I 6BA ). FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the change in the distance between the disc and the objective lens and the FES signal intensity. In FIG. 4, a solid line S1 indicates a calculation result of a focus error signal, that is, a so-called S curve in the method according to the present embodiment. A dotted line S2 indicates an S curve by the astigmatism method in the conventional example.
一方、トラッキングエラー信号(プッシュプル信号)は(I6AA+I6BA)−(I6AB+I6BB)の演算によって生成される。また、本実施の形態のホログラムパターンでは、DPD法によるトラッキングエラー信号の検出も行うことができる。上記DPD法では、各検出器で受光される光強度の位相差によってトラッキングエラー信号が検出される。すなわち、DPDによるトラッキングエラー信号は、Phase{(I6AA+I6BB)−(I6AB+I6BA)}によって得られる。上記式中Phaseはそれぞれの強度の位相の差をとることを示す。そして、光ディスク5上に形成されたピットが、光ビームのどの位置を通過するかによって発生する位相差が変化するので、この位相差を求めることによってトラック位置情報を得ることができる。そして、ちょうど光ビームが光ディスク5上のトラックの中央を通過する場合には、その位相差は0となる。つまり、本実施の形態にかかる光ピックアップでは、上記位相差が0なるように対物レンズ4を移動させることによりトラッキングサーボを行う。
On the other hand, the tracking error signal (push-pull signal) is generated by the calculation of (I 6AA + I 6BA ) − (I 6AB + I 6BB ). In addition, the hologram pattern of the present embodiment can also detect a tracking error signal by the DPD method. In the DPD method, a tracking error signal is detected by a phase difference between light intensities received by each detector. That is, a tracking error signal by DPD is obtained by Phase {(I 6AA + I 6BB ) − (I 6AB + I 6BA )}. In the above formula, Phase indicates that the phase difference of each intensity is taken. Since the phase difference generated varies depending on which position of the light beam the pit formed on the optical disk 5 passes, the track position information can be obtained by obtaining this phase difference. When the light beam passes through the center of the track on the optical disc 5, the phase difference is zero. That is, in the optical pickup according to the present embodiment, tracking servo is performed by moving the
次に、本実施の形態を用いることによるフォーカスエラー信号へのトラッククロス信号のもれこみ抑制の効果について図4ないし図5によって説明する。本実施の形態における検出器上での光スポットをみてみると、図2に示すように、1/4円からなる2つの扇形の形状が、それぞれの頂角を接している形状となっている。一方、従来の非点収差法による光スポットは半円形状であり、これは、2つの1/4の扇形が、2分割検出器の境界線に平行な直線に沿って、接しているとみなすことができる(図8参照)。両者を比較すると、離れている方が、デフォーカスにともなうプッシュプル成分の検出器間の移動をより緩やかにすることができる。また、2分割検出器の境界線付近で強度分布の広がりを抑えることで、検出器上での光スポット中心のずれに対する強度分布の変化を抑制することができるので、プッシュプル成分の分布移動を抑制することができる。このため、FESに混入するクロストークを抑えることができる。 Next, the effect of suppressing the leakage of the track cross signal to the focus error signal by using this embodiment will be described with reference to FIGS. Looking at the light spot on the detector in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the two fan-shaped shapes formed of ¼ circles are in contact with each apex angle. . On the other hand, the light spot by the conventional astigmatism method has a semicircular shape, and it is assumed that the two ¼ sectors are in contact with each other along a straight line parallel to the boundary line of the two-divided detector. (See FIG. 8). Comparing the two, the movement between the detectors of the push-pull component accompanying defocusing can be made more gradual when they are far away. Also, by suppressing the spread of the intensity distribution near the boundary line of the two-divided detector, it is possible to suppress the change in the intensity distribution with respect to the deviation of the center of the light spot on the detector. Can be suppressed. For this reason, the crosstalk mixed in FES can be suppressed.
図5(a)及び(b)にシミュレーションの結果を示す。図中Q1は分割線Mに対して非点収差方向L1を22.5度、L2を67.5度に設定したものである。また、Q2はL1を32.5度、L2を57.5度に設定したものである。Q3はL1、L2をともに45度に設定した、通常の非点収差法での結果を示す(図4のS2)。それぞれの場合での光検出器上での合焦点時の光スポットは、Q1の場合、その頂角を向かい合わせて並んだ1/4円からなる2つの扇形の間の角度が、ちょうど90度となる。Q3の場合は従来の半円形の場合であり、扇形のなす角度(鋭角側)は0度とみなしたものとなる。そしてQ2の場合の扇形のなす角度(鋭角側)はQ1とQ3との中間くらいの角度となる。光ディスクとして、DVD−RAMのトラックピッチを想定している。 FIGS. 5A and 5B show the simulation results. In the figure, Q1 is the one in which the astigmatism direction L1 is set to 22.5 degrees and L2 is set to 67.5 degrees with respect to the dividing line M. Q2 is set to set L1 to 32.5 degrees and L2 to 57.5 degrees. Q3 shows the result of the normal astigmatism method in which both L1 and L2 are set to 45 degrees (S2 in FIG. 4). The light spot at the focal point on the photodetector in each case is, in the case of Q1, the angle between two ¼ circles that are aligned with their apex angles facing each other, exactly 90 degrees. It becomes. The case of Q3 is a conventional semicircular case, and the angle formed by the fan shape (acute angle side) is assumed to be 0 degree. The angle formed by the sector in the case of Q2 (acute angle side) is an angle between Q1 and Q3. As an optical disk, a track pitch of DVD-RAM is assumed.
図5(a)はビーム半径に対して30%のトラック方向(2分割検出器の境界線と直交した方向)のずれがある場合に、デフォーカス量の度合い(横軸)に対するトラッククロス信号の大きさ(縦軸)を表したものである。横軸のデフォーカスの位置T1、T2、T3は図4のSカーブ曲線において図示したT1、T2、T3の位置を示す。図に示すように、従来の半円形のビーム形状を用いるQ3と比較して、本発明の実施例のQ1、Q2のトラッククロス信号の大きさが小さくなっていることがわかる。 FIG. 5A shows the track cross signal with respect to the degree of defocus (horizontal axis) when there is a deviation of 30% in the track direction (direction perpendicular to the boundary line of the two-divided detector) with respect to the beam radius. This represents the size (vertical axis). The defocus positions T1, T2, and T3 on the horizontal axis indicate the positions of T1, T2, and T3 shown in the S curve curve of FIG. As shown in the figure, it can be seen that the track cross signals of Q1 and Q2 of the embodiment of the present invention are smaller than Q3 using the conventional semicircular beam shape.
図5(b)は一定のデフォーカス量がある場合、トラック方向のずれの変化(横軸)に対するトラッククロス信号の大きさを表したものである。この評価においても、従来の非点収差法に比べて本発明のおける非点収差法はクロストークの抑制の効果が高いことがわかる。 FIG. 5B shows the magnitude of the track cross signal with respect to the change in the deviation in the track direction (horizontal axis) when there is a constant defocus amount. Also in this evaluation, it can be seen that the astigmatism method of the present invention is more effective in suppressing crosstalk than the conventional astigmatism method.
上記のように本実施の形態のようなホログラムパターンを設定することで、検出器上での光スポットにトラック方向、すなわち2分割検出器の境界線と直交する方向にスポットずれがある場合でも、FESのクロストークを抑制することができるので、より安定なフォーカスサーボを行うことが可能となる。 By setting the hologram pattern as in the present embodiment as described above, even when the light spot on the detector has a spot shift in the track direction, that is, in the direction perpendicular to the boundary line of the two-divided detector, Since FES crosstalk can be suppressed, more stable focus servo can be performed.
また、付与する非点収差の方向や大きさは、それぞれの領域において異なっていてもよく、たとえば第一領域、第四領域に対してそれぞれL1を22.5度、L2を67.5度、第二領域、第三領域に対してL1を32.5度、L2を57.5度に設定すれば、検出器上における光スポットは図6に示すような形状となる。このような形状にすることで、Sカーブの感度を最適化することができる。 Further, the direction and magnitude of the astigmatism to be applied may be different in each region. For example, L1 is 22.5 degrees, L2 is 67.5 degrees with respect to the first region and the fourth region, respectively. If L1 is set to 32.5 degrees and L2 is set to 57.5 degrees with respect to the second area and the third area, the light spot on the detector has a shape as shown in FIG. By adopting such a shape, the sensitivity of the S curve can be optimized.
また、本実施の形態にかかる光ピックアップは、上記ホログラム素子2は、当該ホログラム素子2を通過する光ビームの回折効率が、ホログラム素子2に入射する光ビームの偏光状態によって変化するものである構成がより好ましい。
Further, the optical pickup according to the present embodiment has a configuration in which the diffraction efficiency of the light beam passing through the
ホログラム素子2として、当該ホログラム素子2を通過する光ビームの回折効率が、ホログラム素子2に入射する光ビームの偏光状態によって変化するものを用いた場合、例えば、半導体レーザ1から照射された光ビームを透過させる一方、光ディスク5から反射した光ビームを回折させることができる。従って、例えば、半導体レーザ1と光ディスク5との間に上記ホログラム素子2を配置することができるので、光ピックアップ装置の小型化を図ることができる。また、上記ホログラム素子2に入射する光ビームの偏光状態によって、回折の有無を変えることができるので、光ディスク5に到達する光の光量のロスを抑えることが可能になる。このため、光ディスク5により強い光ビームを照射することができるので、光ディスク5に対して高速に情報の記録を行うことができる。
When the
上記の実施の形態では、ホログラムパターンの非点収差の方向を異なる2方向として隣り合う領域が同じ非点収差の方向とならないように、交互にその非点収差の方向を変える構成について説明した。しかし、ホログラムパターンは上記構成に限られず、隣り合う回折素子上の分割領域が、検出部において線的に接触しないで離れるのであれば、どのようなホログラムパターンを用いてもよい。 In the above-described embodiment, the configuration has been described in which the astigmatism directions of the hologram pattern are alternately changed so that the adjacent areas do not have the same astigmatism direction with two different astigmatism directions. However, the hologram pattern is not limited to the above-described configuration, and any hologram pattern may be used as long as the divided areas on adjacent diffraction elements are separated without linear contact in the detection unit.
次に上記本発明の実施の形態に示した構成も含めて、本発明の光ピックアップの包括的な実施の形態を羅列する。 Next, a comprehensive embodiment of the optical pickup of the present invention is listed, including the configuration shown in the embodiment of the present invention.
回折素子の複数の領域におけるホログラムパターンの複数の非点収差の方向のいずれもが、互いに直交しないようにすることが望ましい。この構成により合焦点位置において、回折素子における各ホログラムパターンからのスポットを離すことができる。 It is desirable that none of the directions of the plurality of astigmatisms of the hologram pattern in the plurality of regions of the diffraction element be orthogonal to each other. With this configuration, the spot from each hologram pattern in the diffraction element can be separated at the in-focus position.
上記の回折素子において、互いに接して隣り合う、分割された領域同士のホログラムパターンの非点収差の方向が異なるようにできる。この構成により、合焦点における1/4円のスポットをそれぞれ離すことができる。 In the diffraction element described above, the astigmatism directions of the hologram patterns in the divided areas adjacent to each other can be made different. With this configuration, the quarter circle spots at the focal point can be separated from each other.
上記受光素子が2つの2分割検出器を含むようにできる。この構成により、これまでの非点収差法を用いながら、本発明の特徴を生かし利点を得ることができる。 The light receiving element may include two two-divided detectors. With this configuration, the advantages of the present invention can be obtained while using the conventional astigmatism method.
上記の回折素子が偏光特性を有していることが望ましい。この構成により、回折素子を通る光ビームの偏光状態によって回折効率が変化するので、光源の半導体レーザを出射された光ビームを記録媒体側に透過しながら、記録媒体から反射した光ビームを受光素子へと回折させることができる。また、記録媒体に向けて回折素子を通す光ビームのロスを抑制することができる。 It is desirable that the diffractive element has polarization characteristics. With this configuration, the diffraction efficiency changes depending on the polarization state of the light beam passing through the diffraction element. Therefore, the light beam reflected from the recording medium is transmitted to the recording medium side while the light beam emitted from the semiconductor laser of the light source is transmitted to the light receiving element. Can be diffracted. In addition, the loss of the light beam that passes through the diffraction element toward the recording medium can be suppressed.
上記の回折素子と光源と光検出器とが集積化されているようにできる。この構成により、光ピックアップを小型化することができる。 The diffraction element, the light source, and the photodetector can be integrated. With this configuration, the optical pickup can be reduced in size.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の光ピックアップを用いることにより、クロストークなどを低減した各種の情報記録媒体において高品質の記録再生を安定して行なうことが可能になり、有用な向上をもたらす。 By using the optical pickup of the present invention, it is possible to stably perform high-quality recording / reproduction on various information recording media with reduced crosstalk and the like, which brings about a useful improvement.
1 光源、2 ホログラム素子(回折素子)、2A,2B,2C,2D 分割線で分けられたホログラム素子の領域、3 コリメートレンズ、4 対物レンズ、5 光ディスク、6 検出器、6A,6B 検出器の領域、6AA,6AB 境界線で分けられた6Aの部分、6BA,6BB 境界線で分けられた6Bの部分、7 光ビーム、8 2つの2分割検出器の間の分離帯、L1,L2,H1 非点収差方向、Ld 2分割検出器の境界線、M ホログラム素子の分割線、N ホログラム素子の分割線(Mに直交)、S1,S2 FES信号強度とデフォーカス度合いとの関係を示すSカーブ、T1,T2,T3 デフォーカス度合い。
1 light source, 2 hologram element (diffraction element), 2A, 2B, 2C, 2D hologram element area divided by dividing line, 3 collimating lens, 4 objective lens, 5 optical disk, 6 detector, 6A, 6B detector Area, 6AA, 6AB part of 6A divided by boundary line, 6BA, 6BB part of 6B divided by boundary line, 7 light beam, 8 separation band between two two-divided detectors, L1, L2, H1 Astigmatism direction, boundary line of
Claims (7)
前記回折素子はそれぞれ非点収差を発生させるホログラムパターンが形成された複数の分割された領域を有し、それぞれの領域で回折された複数の光ビームは、前記検出部の異なる位置に光スポットを形成し、前記回折素子の複数の領域のうち、一つの領域におけるホログラムパターンが発生する非点収差の方向が、他の領域の少なくとも一つにおけるホログラムパターンが発生する非点収差の方向と異なることを特徴とする、光ピックアップ。 A light source that emits a light beam, a light condensing element that condenses the light beam on an optical recording medium, and a light source and a light condensing element that are disposed between the light source and the light condensing element. In an optical pickup comprising a diffractive element that divides into a beam and a detector having a light receiving element that receives the light beam divided by the diffractive element,
Each of the diffractive elements has a plurality of divided regions each having a hologram pattern that generates astigmatism, and the plurality of light beams diffracted in the respective regions cause light spots to be located at different positions on the detection unit. The astigmatism direction in which the hologram pattern is generated in one area among the plurality of areas of the diffraction element is different from the astigmatism direction in which the hologram pattern is generated in at least one of the other areas. Features an optical pickup.
前記回折素子は、交差する2本の分割線で分割された4つの領域に対応して、それぞれ非点収差を発生させる4つのホログラムパターンを有し、
前記4つのホログラムパターンは、前記検出部において、合焦点状態で4つの互いに離れた光スポットを形成するように回折することを特徴とする、光ピックアップ。 A light source that emits a light beam, a light condensing element that condenses the light beam on an optical recording medium, and a light source and a light condensing element that are disposed between the light source and the light condensing element. In an optical pickup comprising a diffraction element that diffracts into a beam, and a detection unit that includes a light receiving element that receives a plurality of light beams diffracted by the diffraction element,
The diffraction element has four hologram patterns that generate astigmatism, respectively, corresponding to four regions divided by two intersecting dividing lines,
The optical pickup is characterized in that the four hologram patterns are diffracted so as to form four light spots separated from each other in a focused state in the detection unit.
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